河網地區±800 kV直流輸電線路帶電作業現場的應用

李文亮，胡 哲，王 明，呂田浩，劉正云

（國網湖北送變電工程有限公司，湖北 武漢 430063）

0 引言

特高壓直流輸電線路具有輸送距離遠、容量大、損耗小、單位造價低、占地省等優勢，可以將我國西北、西南等地區豐富的水電、風電、太陽能等清潔能源遠距離輸送至中、東部負荷中心，減少中、東部沿海地區碳排放［1-5］。目前我國已構建出以特高壓為骨干網架，各級電網協調發展的堅強智能電網體系［6-9］。在碳達峰、碳中和的大背景下，特高壓電網擔當起我國“西電東送、北電南供、水火互濟、風光互補”的能源運輸主動脈［10-11］。在特高壓線路運維檢修工作中，特高壓帶電作業無疑是保證線路穩定運行的重要技術支撐和重要檢修手段［12-14］。按照國家電網有限公司（以下簡稱“國網公司”）對于檢修作業“能帶不停”的原則，需持續推動發展新場景下帶電作業技術。針對湖北境內河網、泥沼區域分布廣泛，河網地區±800 kV直流輸電線路消除缺陷、清除導地線上飄移物、安裝智能監測裝置等都需要進行帶電作業。本文旨在研究河網地區±800 kV直流輸電線路帶電作業現場的應用，提出一種解決河網地區±800 kV輸電線路帶電作業的思路方法。

1 河網地區±800 kV 直流輸電線路帶電作業現狀分析

1.1 河網地區地形、地貌分析

1）道路通行條件差：受河網地區河流地理分割及橋梁的制約，道路一般難以到達塔位，交通較為不便。另外河網地區地質差、基礎土承載力低。

2）季節性氣候影響明顯：河網地區受季節性氣候影響在汛期水位變化明顯，同一基桿塔在不同時段可能呈現出旱地、泥沼、河塘等多種地質地貌［15］。

1.2 湖北省內特高壓在建、在運情況

當下湖北境內國網湖北省電力有限公司在運特高壓線路4 條，其中運維有1 000 kV 交流線路（南荊線）1條，長度180.289 km。±800 kV 直流線路4 條，分別為±800 kV 復奉線、±800 kV 錦蘇線、±800 kV 祁韶線、±800 kV陜武線，湖北境內長度1 329.144 km。十四五期間，湖北省境內擬新增±800 kV 直流線路3 條，新增公里數2 273.2 km。十四五落地期間，湖北境內±800 kV特高壓直流線路公里數將成倍增長［16-19］。

1.3 ±800 kV直流輸電線路檢修概況

目前針對河網地區特高壓輸電線路如圖1 所示，開展更換破損絕緣子、修補導、地線缺陷、處理導、地線異物、消除金具缺陷和安裝附屬設施裝置等常規檢修項目主要集中在年度停電檢修時段開展。受制于特高壓輸電線路年度停電檢修時間短（約10 d左右），且檢修窗口期集中在每年3月、4月，根據線路運維特點，夏季鳥害、雷害，秋季山火、冬季導地線舞動等季節特性，線路設備受損情況時有發生，線路檢修空白期，設備帶“病”運行安全風險隱患高。

圖1 河網地區±800 kV直流線路現狀Fig.1 Current situation of ± 800 kV DC line in river net area

綜上所述，開展河網地區±800 kV 直流輸電線路帶電作業是一種必然趨勢。特高壓帶電作業作為一種輸電線路檢修的高效手段能及時消除特高壓輸電線路的隱患缺陷，保障線路穩定運行，提升特高壓線路經濟價值性［20-21］。

2 河網地區±800 kV 直流輸電線路帶電作業問題分析

2.1 人員、工器具無法進場問題

±800 kV 直流輸電線路傳輸距離遠，線路橫跨平原、丘陵、山地、河網等多種地形［22-23］。河網地區河流，湖泊、魚塘較多。相比其它地形下帶電作業，河網地區車輛通行困難、作業難度大，對±800 kV直流輸電線路帶電作業提出了更高的要求。遭到河網地區地形、地貌特點，帶電作業因河網地區地理條件制約，道路一般很難到達塔位。同時河網地區地質差，水位深，桿塔基礎周圍相對狹小，是造成帶電作業人員、工器具無法進場的直接原因。

輸電線路帶電作業涉及高處作業，需要地面電工與塔上電工密切配合，才能完成。帶電作業現場需要相對平整堅實的場地，用于擺放及傳遞帶電作業工器具和作業所需的材料，作業場地受限是造成帶電作業無法開展的根本原因。由于湖北省湖泊、河流、洪區較多的特點，許多桿塔長期處于湖泊、河流中間。針對當下情況，在開展±800 kV直流輸電線路帶電作業時，由于河網地區地形、地貌的制約，作業人員無法抵達桿塔，無法在桿塔基礎周圍正常開展帶電作業的問題日趨凸顯。

2.2 絕緣工器具防潮問題

根據我國現行標準《DL/T 1242-2013 ±800 kV 直流線路帶電作業技術規范》對帶電作業絕緣工器具有如下要求：

作業人員在碰觸、使用絕緣工器具時，應戴清潔、干燥的手套，在絕緣工器具使用過程中應避免工器具臟污、受潮。絕緣繩不得落入水中，不得在地面拖放，嚴禁與桿塔摩擦。受潮的絕緣工器具禁止在帶電作業工作中使用。絕緣工器具發生受潮、臟污、表面損傷、變形時應經過檢修、試驗合格后才能使用。對不合格的絕緣工器具應及時處理或報廢，不得與合格的絕緣工器具混放、混用。帶電作業過程中應全面采用防雨、防潮帶電作業工器具。

河網地區開展±800 kV 直流輸電線路帶電作業，絕緣工器具是否滿足現場防潮要求，是帶電作業能否安全開展的關鍵因素，受到河網地區特殊地形（臨湖近水）的影響。在整個作業流程中諸多環節都存在工器具受潮風險：1）絕緣工器具從帶電作業車轉運至作業點塔基時存在受潮風險；2）絕緣工器具擺放至作業點位時存在受潮風險；3）作業人員在使用絕緣工器具過程中，尤其是使用絕緣傳遞繩上下傳遞材料、工器具時，存在絕緣繩索落水受潮的風險。受潮的絕緣工器具在帶電作業現場存在極大的安全隱患。

2.3 人員進出等電位安全問題

以±800 kV 直流輸電線路直線塔為例，目前進出等電位的常規方式主要有吊籃法、軟梯法兩種。吊籃法主要是采用吊籃、2-2絕緣滑輪組、軌跡繩等絕緣工器具，將作業人員從橫擔塔身側沿半圓弧軌跡轉移至等電位的操作方法。軟梯法主要是在桿塔橫擔側懸掛絕緣軟梯，作業人員從地面沿軟梯向上攀登進入等電位的操作方法［24-27］。

而在河網地區，桿塔長期處于湖泊、河流中間，上述兩種作業方法均需要地面人員配合才能完成，受場地所限，缺陷桿塔如若在河網地區則無法順利開展帶電消缺工作。通過調查了解，目前國內無河網地區開展±800 kV直流輸電線路進出等電位的先例。需要對河網地區±800 kV直流輸電線路進出等電位操作工藝進行論證分析。

3 河網地區±800 kV 直流輸電線路帶電作業方法的研究

3.1 人員、工器具進場

針對河網地區，桿塔基礎四周臨水環境，研究一種適合河網地區±800 kV直流輸電線路帶電作業使用的移動式、可快速拼接組合的操作平臺，如圖2所示。

圖2 移動式操作平臺效果圖Fig.2 Rendering of mobile operating platform

3.1.1 組合式浮筒功能參數

浮筒采用含有高分子量高密度合成材料HMWHDPE（高分子聚乙烯）生產的新型環保材料，還添加抗紫外線物質，富有足夠的韌性、硬度、能經受自然環境變化和低溫侵襲，重量輕、浮力大，具有較高承載力，筒體平穩、耐久，每平方米的浮力可達350 kg以上，且具有良好的抗侯性及抗沖擊破壞性，能在-60 ℃～＋80 ℃的溫度下正常工作。根據浮筒的機構設計，考慮到浮筒的設計結構、支撐結構，如最大流速情況時水位變化和浮筒結構的運動情況，保證浮筒的穩定性，考慮人員的安全性，條件允許的情況下應在兩邊設置扶手，浮筒結構如圖3所示。

圖3 浮筒結構圖Fig.3 Structural drawing of pontoon

組合式浮筒性能參數：長*寬*高（500 mm*500 mm*400 mm），每平方米由4 個浮筒組成，組合式浮筒7±0.3 kg/個，承受能力為350 kg/m2，采用高密度聚乙烯材質。

3.1.2 移動式操作平臺受力分析

以±800 kV錦蘇線2590號帶電更換直線塔整串合成絕緣子為例：現場作業所需工器具、材料有液壓絲杠、絕緣拉棒、提線六勾卡、絕緣絞磨、待更換的新合成絕緣子以及其它輔助工器具等，經計算其總重量約300 kg。現場作業所需人員數量為：工作負責人1 人，安全監護1人，塔上作業人員4人，高空監護1人，地面電工8 人，現場作業人員及所攜帶的個人安全防護工具按100 kg/每人計算，人員總荷重可達15×100 kg=1 500 kg。通過作業人員與作業工器具承重計算所得，平臺需承重1 800 kg荷重才能滿足作業要求。按1 m2浮筒浮力350 kg/m2的規格，6 m2浮筒浮力可達350 kg×6=2 100 kg，滿足帶電作業浮力需求。根據作業項目的不同，更換直線塔整串合成絕緣子屬于大型帶電檢修作業，常規的大型帶電檢修作業，滿足現場實際需要的操作平臺遠遠大于6 m2（24塊浮筒拼接），操作平臺的承載力分析可以滿足±800 kV直流輸電線路帶電作業現場應用場景。

3.1.3 移動式操作平臺搭建的研究

河網地區是指，河流、泥沼、湖泊、魚塘、水田等臨水地形的統稱，按照移動式操作平臺的固定方法，將河網地區分為靜止水域和流動水域兩大類。靜止水域指的是魚塘、水田等無水體流動的地形。流動水域是指河流、湖泊等存在水體流動的地形。下面分別就兩大類地形分析移動式操作平臺搭建的方法。

靜止水域：1）將4 個浮筒，4 個為一組拼接到一起，組成一個1 m2的最小平臺單元；2）將平臺單元在岸邊組合成兩塊區域，浮橋區域和操作平臺區域；3）將浮橋區域搭接到岸邊，另一頭與基礎塔腳使用繩索固定；4）人員沿浮橋抵達基礎，將操作平臺區域鋪放至水面，同時將操作平臺與浮橋拼接；5）人員將操作平臺4個角使用繩索分別與基礎4個塔腳固定。搭建示意圖如圖4所示。

圖4 移動式操作平臺搭建示意圖Fig.4 Schematic diagram of mobile operating platform

流動水域：1）-5）同上；6）在河岸側打2 根樁錨，將操作平臺岸側兩個角用繩索與樁錨固定，并收緊繩索。樁錨的數量已現場實際為主，確保操作平臺不因水流產生晃動，影響正常作業。

3.2 絕緣工器具防潮

3.2.1 防潮絕緣帆布

在河網地區輸電線路帶電作業過程中，帶電作業工器具實用過程中應始終保持干燥絕緣，水上作業應做好絕緣桿和絕緣繩的防潮工作，不能與水接觸，防潮絕緣帆布鋪設在移動式操作平臺上，如圖5所示，可有效隔離水面水汽與絕緣工器具的接觸，防止帶電作業工器具受潮而影響到帶電作業人員的人身安全，目前國內市場上多為普通絕緣帆布，無防潮性，選用合適的防潮材料，通過防潮試驗，確保作業的實施。

圖5 河網平臺及防潮絕緣布布置Fig.5 Layout of river net platform and moisture-proof insulating cloth

選用一種帶電作業用防潮化纖絕緣帆布的生產工藝，其特征在于：將化學纖維，如錦綸、滌綸纖維，經并絲、加捻制成布，作染色處理，染成藍色后瀝干。防水處理采用疏油拒水劑，進行配比，加冰醋酸調節PH，控制溫度和時間，通過再次瀝干烘干后整理定型，制成防潮絕緣帆布。

3.2.2 防潮工器具包

功能要求：1）密封結構：采用厚實的防潮面料，通過特殊結構的防水拉鏈縫制，形成密封性良好的儲存空間；2）抽氣結構：為使儲存絕緣工具不受潮或對受潮工具進行處理，采用抽真空氣閥，配合專用的電動泵進行抽氣或充氣。防潮工具包如圖6所示。

圖6 防潮工具包Fig.6 Moisture-proof kit

結構特性：1）拉鏈應在安全次數內使用；操作人員應經常性檢查球體是否完好，發現問題應及時修復后方可繼續使用；2）使用過程中要避免尖硬物體刺破產品（刀、剪、鑰匙）；3）防潮工具包配備修補專用膠水和備品材料，當有10 cm 以下破損時，可自行修補；4）充氣方法：使用電動泵對進氣口處對其充氣，夏季高溫天氣應注意充氣不能過量，以免因充氣過量而導致的爆裂損壞；5）使用及保養：拉鏈開閉應沿縫平行牽拉，避免沙子或其它異物嵌入，以免損壞拉鏈。此外，應經常性使用配備的拉鏈專用潤滑劑、拉鏈用蠟或用肥皂涂抹拉鏈，可有效延長拉鏈使用壽命。防潮工具包如圖7所示。

圖7 防潮工具包Fig.7 Moisture-proof kit

3.2.3 絕緣工器具防潮措施及注意事項

在河網地區±800 kV 直流線路帶電作業過程中，在使用防潮絕緣帆布、防潮絕緣工具包的過程中要注意以下幾點：1）絕緣工器具在轉運至移動式操作平臺過程中，嚴格使用防潮工具包；2）在移動式操作平臺上，絕緣工器具的使用區域不要超過鋪設的防潮絕緣帆布范圍；3）在作業階段性結束后，絕緣工器具（如絕緣桿、絕緣繩等）要收至防潮工具包；4）在河網地區±800 kV 直流線路帶電作業安全技術交底及開工前，要對全體工作班成員進行絕緣工器具防潮的安全注意事項宣貫。

3.3 進出等電位操作工藝的研究

3.3.1 組合間隙校核

根據我國現行標準《DL/T 1242-2013 ±800 kV 直流線路帶電作業技術規范》，對河網地區±800 kV直流輸電線路組合間隙在滿足濕度小于80%的情況下，可按照常規校核方式來進行，校核方法通過無人機激光建模對桿塔進行1：1 還原，在塔窗結構模擬作業人員使用吊籃法進入等電位的作業軌跡，對組合間隙進行安全距離校核，組合間隙必須滿足表1 安全距離要求［28-31］。

表1 等電位作業人員與帶電體和接地體間的最小組合間隙Table 1 Minimum combined clearance between equipotential operators and electrified body and grounded body

3.3.2 現場勘查

河網地區，桿塔長期處于河、湖水域中，導致人員無法到達桿位，采用小型無人機進行現場勘查，查看現場作業保留的帶電部位，和作業現場的條件、環境及其它危險點。核實缺陷相別、位置。使用激光測距槍測量桿塔塔基到河岸的距離，為后續計算浮橋搭建面積提供數據。

3.3.3 查閱技術資料

查閱圖紙，收集缺陷所處桿塔塔型、呼高、絕緣子型號（如果是瓷絕緣子需要對每片絕緣子做分布電壓測量）、絕緣子長度，缺陷側檔距，缺陷相桿塔橫擔寬度等數據。

3.3.4 水上帶電作業操作平臺面積計算

根據現場勘察數據計算浮橋搭設面積，浮橋面積S1=L×D，L為河岸到桿塔的距離，D為浮橋寬度，無特殊情況下取3 m。浮橋兩邊扶手高度為1.2 m。

根據不同作業項目和桿塔根開（鐵塔的兩個基礎間的距離）距離，計算帶電作業操作平臺的面積S2。整個平臺的面積S為浮橋面積S1 和操作平臺面積S2之和。在確定總面積之后，因單個浮筒標稱尺寸為：長*寬*高（500 mm*500 mm*400 mm）4個浮筒為1 m2，換算出整個作業所需的浮筒數量，計算示意圖如圖8所示。

圖8 操作平臺面積計算示意圖Fig.8 Schematic diagram for area calculation of operation platform

式（1）、式（2）中S總為總面積；S1為浮橋面積；S2為操作平臺面積；d為基礎寬度；L1 為桿塔根開；L2 為作業實際使用長度。

3.3.5 進出等電位

采用吊籃法對直線塔進出等電位，吊籃法是輸電線路帶電作業等電位電工進出等電位的常用工法。作業中用到的工器具主要包括吊籃、2-2 滑車組、控制繩、傳遞繩、滑車、繩套等，以上工器具均應滿足相應的絕緣要求。其具體操作過程為：

1）由地電位電工攜帶傳遞繩和滑車攀爬至桿塔橫擔合適的位置并安裝妥當；

2）將吊籃、滑車組、控制繩使用傳遞繩傳遞至塔上；

3）地電位電工安裝好吊籃、滑車組；

4）等電位電工穿好屏蔽服登塔至吊籃處，系好安全繩，坐入吊籃，地面人員通過滑輪組繩控制吊籃升降，便于等電位電工至目標導線合適位置，迅速通過電位轉移棒與導線相連，進入等電位。

3.3.6 安全注意事項

根據《Q/GWD 1799.2-2013 國家電網公司電力安全工作規程線路部分》相關要求及現場實際情況對河網地區±800 kV 直流線路帶電作業現場提出如下要求：

1）帶電作業應在良好的天氣下進行，如遇雷電、雪、雹、雨、霧等，禁止進行帶電作業。風力大于5 級，或濕度大于80%時，不宜進行帶電作業。作業過程中，工作負責人及專責監護人要時刻監視天氣變化，突遇下雨、大風、雷電等危機作業安全的情況時，工作負責人必須立即制止現場作業，及時恢復變更設備，若情況緊急應優先等電位人員退出等電位，塔上人員使用防高墜安全措施下塔；

2）登塔時動作平穩，使用雙勾或其它防高墜落措施登塔，高空作業應使用絕緣安全帶，安全帶應掛在結實牢固的構件，并應采用高掛低用的方式；

3）帶電作業必須設專人監護，監護人不得參與作業，監護人只能監護一個作業點；

4）在帶電作業過程中如設備突然停電，作業人員應視設備仍然帶電；

5）現場所有工器具均應試驗合格，不合格的和超出試驗周期的工具嚴禁使用；

6）作業人員在碰觸、使用絕緣工器具時，應戴清潔、干燥的手套，在絕緣工器具使用過程中應避免工器具臟污、受潮。絕緣工器具發生受潮、臟污、表面損傷、變形時應經過檢修、試驗合格后才能使用；

7）作業中人、工具注意保持大于6.8 m 安全距離和6.6 m 的組合間隙，絕緣吊桿、絕緣繩的有效絕緣長度不得小于6.8 m；

8）等電位電工應穿全套，鏈接良好的屏蔽服，屏蔽服需經檢測合格才能使用。等電位電工轉移電位時，人體裸露部分與帶電體的距離大于0.4 m；

9）高空作業人員防止落物傷人，使用的工器具、材料應使用絕緣繩上下傳遞，小工具使用細繩做保險。嚴禁地面人員在作業點墜落范圍內通行、停留；

10）絕緣工具使用前應在絕緣工具庫房按有關規定進行烘干、抽濕，保持其良好的絕緣性能。

4 效果評價

在河網地區±800 kV 直流輸電線路帶電作業過程中：1）移動式操作平臺的搭建是作業成功的先決條件；2）移動式操作平臺搭建過程中，仍需要借助下水衣、漁船等工具輔助搭建；3）浮筒的運輸、移動式操作平臺的搭建、拆除需要增加額外的人力、時間成本；4）防潮絕緣帆布和防潮工器具包可納入帶電作業工器具庫，作為河網地區帶電作業常規工器具選項；5）作業人員進出等電位工藝方面，在移動式操作平臺搭建完成前提下，與常規帶電作業進出等電位方式無異；6）在帶電作業檢修方案編制過程中，要充分考慮河網地區地形、地貌特點，重點做好絕緣工器具防潮的安全措施，作業效果如圖9所示。

圖9 河網地區帶電作業Fig.9 Live working in river net area

5 結語

本文重點對河網地區帶電作業現狀分析、問題分析、解決問題3個方面進行闡述。對河網地區人員、工器具不能進場、絕緣工器具防潮和人員進出等電位工法進行分析研究，探索出1套河網地區±800 kV直流輸電線路帶電作業的經驗方法，并得出以下結論。

1）河網地區±800 kV 直流輸電線路桿塔人員、工器具無法進場可以使用快速組合的浮動式移動平臺，根據作業需要拼接不同面積大小的平臺供作業人員使用和工器具擺放。同時平臺四周設置安全圍欄保障作業人員移動操作過程中避免意外落水。平臺在塔基和（河）岸側設置錨固裝置，保證平臺的穩定性。

2）河網地區±800 kV直流輸電線路帶電作業絕緣工具防潮問題，采用具備防潮性能的絕緣布，鋪設在移動式操作平臺上，墊布四周高出400 mm～500 mm，防止水浪從浮箱中間濺出。采用防潮密封包用于絕緣繩、絕緣桿的儲存、搬運、吊裝傳遞，保證絕緣工具在密封良好的狀態下到達作業點。同時密封防潮包還能抽取潮氣，用于臨時處理受潮絕緣工具的功能。

3）針對河網地區±800 kV直流輸電線路帶電作業人員進出等電位的研究。帶電作業組合間隙校核能夠滿足作業要求，保障進出等電位時作業人員的人身安全。同時提出一套河網地區帶電作業的流程：組合間隙校核—現場勘察—查閱技術資料—搭建水上作業操作平臺—作業實施。

十四五期間，湖北境內擬新增±800 kV 白江線、±800 kV白浙線等3條特高壓直流線路，新增公里數達2 273.2 cm，特高壓帶電作業的前景無疑非常廣闊，研究探索不同環境、不同條件下特高壓帶電作業新方法、新技術，對推動特高壓帶電作業具有十分深刻的意義。